JP2008109954A - カプセル型撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光を患部に的確且つ容易に照射することができるカプセル型撮像装置を提供する。
【解決手段】姿勢制御部１０で本体１の姿勢を制御することにより、レーザ光を患部に的確且つ容易に照射することができる。また、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２がカメラモジュール２の立体成形回路基板２３に実装されているため、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の照射範囲と撮像素子２１の撮像範囲との整合が容易に行え、その結果、患部に対してレーザ光を精度よく照射することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カプセル型の本体内にカメラモジュールを収納してなり、カメラモジュールで撮像した消化管内の画像を無線媒体で体外に送信するカプセル型撮像装置に関するものである。

従来より、カプセル型の本体内にカメラモジュールを収納してなり、カメラモジュールで撮像した消化管内の画像を無線媒体で体外に送信するカプセル型撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている従来例では、カプセル型撮像装置を患者の口腔から消化管内に挿入し、カプセル型撮像装置から電波のような無線媒体で送信される消化管内の画像を体外において受信し、受信した画像をモニタ装置で確認するとともに、カプセル型撮像装置が患部近傍に到達したら本体内に収納されている薬剤を散布して患部を治療したり、あるいは本体に付設されているカップ部材を用いて患部の全部又は一部を切除し且つ回収することで治療や診断に利用されている。また、薬剤の散布や患部の切除とともに、あるいはこれらに代えて患部にレーザ光を照射して治療するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３２５４３８号公報（段落００９９〜０１０３並びに図１３参照） 特開平１０−５７３４８号公報（段落００３０参照）

ところで上記従来例では、カプセル型撮像装置の姿勢を制御する構成を有しておらず、レーザ光を患部に的確に照射することが難しかった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、レーザ光を患部に的確且つ容易に照射することができるカプセル型撮像装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、消化管内に挿入されるカプセル型の本体と、照明光を照射する発光素子並びに消化管内を撮像する撮像素子が立体成形回路基板に実装されてなり本体内に収納されるカメラモジュールと、本体内に収納されてカメラモジュールで撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュールと、消化管の患部にレーザ光を照射するレーザ光源と、本体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備え、レーザ光源は、カメラモジュールの立体成形回路基板に実装されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、互いに波長が異なる複数種類のレーザ光源が立体成形回路基板に実装されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、姿勢制御手段は、永久磁石からなり一端が本体に固定され他端が変位自在である１乃至複数のヒレ部と、本体内に収納され磁界によってヒレ部を変位させる電磁石とを有することを特徴とする。

本発明によれば、姿勢制御手段で本体の姿勢を制御することにより、レーザ光を患部に的確且つ容易に照射することができる。

以下、図１〜図５を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は、消化管内に挿入されるカプセル型の本体１と、消化管内を撮像するカメラモジュール２と、カメラモジュール２で撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュール５と、本体１の姿勢を制御する姿勢制御手段と、消化管の患部にレーザ光を照射するレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２と、本体１内に収納される電池３とを備えている。なお、以下の説明では図１（ａ）における左右方向を前後方向、上下方向を上下方向、紙面に垂直な方向を左右方向とする。

カメラモジュール２は、図１に示すように照明光を照射する２つの発光素子２０と、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳからなる固体撮像素子２１と、撮像レンズ２２とが立体成形回路基板２３に実装されて構成されている。立体成形回路基板２３は略円形の平板状に形成されており、略中央に角筒形の貫通孔２３ａが設けられ、かかる貫通孔２３ａを塞ぐ形で後側に固体撮像素子２１が実装されるとともに前側に両凸レンズからなる撮像レンズ２２が実装されている。また、立体成形回路基板２３前面にはすり鉢状の４つの凹所２３ｂが貫通孔２３ａを挟んで対向配置されている。これらの４つの凹所２３ｂのうち、貫通孔２３ａを挟んで対向する一対の凹所２３ｂ底面に白色ＬＥＤからなる発光素子２０が各々実装され、他の一対の凹所２３ｂ底面にはレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２が各々実装されている。また、凹所２３ｂの底面並びに周面はめっき等による鏡面加工が施されており、発光素子２０から放射される白色光を効率よく前方へ照射できるようになっている。ここで、一方のレーザ光源ＬＤ１は波長８００ｎｍのレーザ光を放射する半導体レーザからなり、他方のレーザ光源ＬＤ２は波長５３２ｎｍのレーザ光を放射する半導体レーザからなる。また、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２が実装されている凹所２３ｂ，２３ｂの前面には、撮像レンズ２２の光軸と交差する向きにレーザ光を屈折させるプリズム２４，２４が配設されている。なお、発光素子２０や撮像素子２１、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２は立体成形回路基板２３に形成されている導体パターン２３ｃによって第一制御部４と電気的に接続されている。

第一制御部４は、撮像素子２１から出力される映像信号を無線通信に適した形式に変換する機能や、電池３から撮像素子２１への電力供給を制御する機能、発光素子２０の発光を制御する機能、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２を駆動する機能等を実現する１チップの集積回路からなる。通信モジュール５は、第一制御部４から受け取った映像信号を無線媒体（電波）によって送信する送信機能と、外部から無線媒体（電波）で送信されてくる制御信号を受信して第一制御部４に渡す受信機能とを実現する１チップの集積回路からなる。なお、第一制御部４並びに通信モジュール５は、立体回路成形基板からなる電池ケース６の前面に実装されている。

電池ケース６は、図１〜図３に示すようにボタン形の電池３を軸方向に６個重ねて収納可能な有底円筒状のケース本体６０と、ケース本体６０後面の電池挿入口を閉塞する電池蓋６１と、ケース本体６０前面より前方へ突出する周壁６２とが一体に形成されており、ケース本体６０前面の周壁６２に囲まれた部位に第一制御部４と通信モジュール５が実装され、周壁６２の前端面にカメラモジュール２が結合されている。また、電池ケース６の後面（電池蓋６１の後面）には、後述する第二制御部７、無線受信部８が実装されている。なお、電池３と第一制御部４並びに第二制御部７、第一制御部４と通信モジュール５並びにカメラモジュール２、第二制御部７と無線受信部８とは各々立体成形回路基板である電池ケース６に形成された導体パターン６３によって電気的に接続されている（図３，図４参照）。

本体１は、前端の半球状の部分を除いた収納部１ａと、収納部１ａの前端に被せられる半球状のカバー１ｂとで構成される。カバー１ｂは透明な材料で形成され、カメラモジュール２を前方から覆うように収納部１ａに結合されている。

次に、本体１の姿勢を制御する姿勢制御手段（姿勢制御部１０）について説明する。姿勢制御部１０は、４つの電磁石１００と、電磁石１００が発生する磁力によって変位する４つのヒレ部１０１とで構成される。ヒレ部１０１は、可撓性を有し且つ長手方向において異極に着磁された矩形シート状の永久磁石からなり、長手方向の一端部が固定ピン１０２によって本体１（収納部１ａ）の外周面に固定されている。但し、ヒレ部１０１並びに固定ピン１０２は本体１外周面に設けられた凹部１ｄ内に収納されており、後述する駆動時以外は凹部１ｄ内に収められて本体１外周面より突出しないようになっている。また、４つのヒレ部１０１のうち、２つは前端側が固定ピン１０２で固定されて後端側が変位し、他の２つは後端側が固定ピン１０２で固定されて前端側が変位する。さらに、前端側が固定されている一対のヒレ部１０１，１０１は１８０度回転対称な位置に配置され、後端側が固定されている他の一対のヒレ部１０１，１０１も１８０度回転対称な位置に配置されている。但し、各一対のヒレ部１０１同士は互いに９０度回転対称な配置となっている（図１，図２参照）。

電磁石１００は、巻線１００ａ、コイルボビン１００ｂ、鉄心１００ｃで構成される。コイルボビン１００ｂは、図３に示すように本体１外周面から突出する小判型であって、長手方向の中央には短手方向に貫通する窓１００ｄが形成され、長手方向両端部には円筒形の嵌合溝１００ｅ，１００ｅが設けられている。巻線１００ａは、コイルボビン１００ｂの外周面並びに窓１００ｄの内周面に形成された導体パターンからなる。鉄心１００ｃは各嵌合溝１００ｅ，１００ｅと嵌合する円柱状のコア部１００ｆ，１００ｆと、コア部１００ｆ，１００ｆを支持する平板状のアーマチュア部１００ｇとが一体に形成されてなる。そして、鉄心１００ｃの一対のコア部１００ｆ，１００ｆを各嵌合溝１００ｅ，１００ｅに嵌合することで電磁石１００が組み立てられる。このように構成された電磁石１００は、電池ケース６が本体１内に収納された状態では各ヒレ部１０１と対向するように配置されている。従って、電磁石１００を励磁するとシート状の永久磁石からなるヒレ部１０１に磁気反発力が作用し、ヒレ部１０１の自由端側を外側に変位させるように駆動できる。そして、消化管内に存在する液体（胃液など）中においてヒレ部１０１を駆動すれば、同時に駆動するヒレ部１０１の組合せと個数に応じて本体１の姿勢を制御し、カメラモジュール２による撮像範囲並びにレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２によるレーザ光の照射範囲を能動的に変化させることが可能である。例えば、後端側が自由端となる一対のヒレ部１０１，１０１を同時に駆動することで本体１を前方へ移動させることができ、前端側が自由端となる一対のヒレ部１０１，１０１を同時に駆動することで本体１を後方へ移動させることができる。また、４つのヒレ部１０１の何れか一つのヒレ部１０１のみを駆動すれば、本体１を上下左右に回転させることができる。

本実施形態のブロック図を図５に示す。第一制御部４は電池３を電源として動作し、通信モジュール５で受信する制御信号に応じて電池３からカメラモジュール２への電源供給を入切するとともにカメラモジュール２から出力される映像信号を無線通信に適した形式に変換する。そして、変換された映像信号が無線媒体により通信モジュール５から送信されて体外の通信機（図示せず）で受信される。通信機で受信された映像信号に基づいてカメラモジュール２の撮像画像がモニタ装置（図示せず）に表示され、患者の消化管内の様子がオペレータ（例えば、医師）によって確認できる。通信機並びにモニタ装置にはコンピュータ装置が接続されており、かかるコンピュータ装置を利用し、モニタ装置に映し出された消化管内の画像を見ながらオペレータが患者の体内にあるカプセル型撮像装置に対して姿勢制御やレーザ光の患部への照射を指示すれば、かかる指示に対応した制御信号が通信機より無線媒体によって送信される。

上記制御信号は無線受信部８で受信されて第二制御部７に渡される。第二制御部７では、当該制御信号の指令に応じて姿勢制御部１０の電磁石１００を励磁して本体１の姿勢を制御するとともに何れかのレーザ光源ＬＤ１又はＬＤ２を駆動して患部にレーザ光を照射させる。ここで、患部が黒変しているときは相対的に長い波長のレーザ光（８００ｎｍ）を照射し、患部が赤変しているときは相対的に短い波長のレーザ光（５３２ｎｍ）を照射すれば、レーザ光が患部に効率よく吸収されて治療（焼損）することが可能である。

このように本実施形態では、姿勢制御部１０で本体１の姿勢を制御することにより、レーザ光を患部に的確且つ容易に照射することができる。また、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２がカメラモジュール２の立体成形回路基板２３に実装されているため、レーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２の照射範囲と撮像素子２１の撮像範囲との整合が容易に行え、その結果、患部に対してレーザ光を精度よく照射することができる。ところで、本実施形態では撮像レンズ２２に広角レンズを用い、撮像レンズ２２の被写界深度を利用して近距離から遠距離までピントを合わせる方式（パンフォーカス）を採用しているが、撮像レンズ２２を前後方向に移動させる機構（ピント合わせ機構）をカメラモジュール２に実装すれば、撮像した画像がピンぼけになる率を減らすことができ、消化管内において治療対象の患部をより短時間で探し当てることができる。

本発明の実施形態を示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面断面図、（ｃ）はカバーを外した状態の左側面図である。 （ａ）〜（ｅ）は同上の断面図である。 同上の本体を取り除いた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は正面断面図、（ｄ）は上面断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は同上の本体を取り除いた状態の断面図である。 同上のブロック図である。

符号の説明

１ 本体
２ カメラモジュール
３ 電池
４ 第一制御部
５ 通信モジュール
７ 第二制御部
８ 無線受信部
１０ 姿勢制御部
ＬＤ１，ＬＤ２ レーザ光源

Claims (3)

1. 消化管内に挿入されるカプセル型の本体と、照明光を照射する発光素子並びに消化管内を撮像する撮像素子が立体成形回路基板に実装されてなり本体内に収納されるカメラモジュールと、本体内に収納されてカメラモジュールで撮像された画像を無線媒体により体外に送信する通信モジュールと、消化管の患部にレーザ光を照射するレーザ光源と、本体の姿勢を制御する姿勢制御手段とを備え、レーザ光源は、カメラモジュールの立体成形回路基板に実装されたことを特徴とするカプセル型撮像装置。
2. 互いに波長が異なる複数種類のレーザ光源が立体成形回路基板に実装されたことを特徴とする請求項１記載のカプセル型撮像装置。
3. 姿勢制御手段は、永久磁石からなり一端が本体に固定され他端が変位自在である１乃至複数のヒレ部と、本体内に収納され磁界によってヒレ部を変位させる電磁石とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のカプセル型撮像装置。

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